Opis projektu
Zrozumienie przepływów pod powierzchnią oceanów
Oceany zajmują ponad 70 % powierzchni naszej planety i odgrywają ważną rolę w kształtowaniu pogody i klimatu na Ziemi. Magazynują promieniowanie słoneczne i dystrybuują ciepło, modulują przepływy gazu i determinują wzorce pogodowe za pośrednictwem prądów. Choć w kontekście tych funkcji kluczowe znaczenie mają fale powierzchniowe, turbulencje i prądy ścinające (ang. surface waves, turbulence, and shear currents, WTS), zjawiska te nie są uwzględniane w modelach symulacji klimatu, co przekłada się na poważne błędy. Badacze z finansowanego ze środków UE projektu WaTurSheD zajmą się tym istotnym niedopatrzeniem, realizując kompleksowe i metodyczne badania doświadczalne, których celem będzie kontrolowanie i systematyczne różnicowanie każdego parametru WTS. Wyniki projektu umożliwią opracowanie pierwszego modelu mieszania się wód w górnych warstwach oceanu uzależnionego od WTS z użyciem bezpośrednich danych empirycznych.
Cel
The triple interactions of surface waves, turbulence, and shear currents (WTS) in the upper layer of the ocean play a key role in the Earth’s climate and ecology by controlling fluxes of heat, gas, and momentum between ocean and atmosphere. Climate simulations have large systematic errors because the mixing of waters due to WTS flow is not properly modelled, yet these flows remain little investigated and poorly understood. We urgently need to learn how WTS mixing depends on flow parameters, but none of today's research approaches can produce the empirical data which is needed.
WaTurSheD presents the only practical way out of this stalemate: an extensive experimental campaign where each WTS parameter is individually controlled and systematically varied. I will make use of the new, large water channel laboratory at NTNU, the only facility where such an experimental campaign is currently possible, and combine experiments with new theory and a novel data analysis method. Through WaTurSheD the WTS-driven mixing in the upper ocean can for the first time be modelled based on direct empirical evidence.
WaTurSheD is a unique opportunity for progress, combining my group's specialised expertise on wave-current interactions through both theory and experiment, and one-of-a-kind laboratory where my team can create a faithful, fully tuneable scale model of upper ocean WTS flow. The theory framework for ocean waves and currents must be advanced in order to accommodate the new insights, a task I will attend to myself. We will develop a completely new way to analyse near-surface turbulence: By detecting the imprints they leave on the surface using a computer vision technique, the most essential turbulent structures can be selected, allowing trends in WTS data to emerge which would otherwise be obscured by fast fluctuations. All WaTurSheD's components will unite towards its final goal: a universal scaling law for WTS flows valid from centimetres to hundreds of metres.
Dziedzina nauki
- natural sciencescomputer and information sciencesdata science
- natural sciencescomputer and information sciencesartificial intelligencecomputer vision
- natural sciencesphysical sciencesclassical mechanicsfluid mechanicsfluid dynamics
- natural sciencesearth and related environmental sciencesoceanographyphysical oceanography
Słowa kluczowe
Program(-y)
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Temat(-y)
System finansowania
HORIZON-ERC - HORIZON ERC GrantsInstytucja przyjmująca
7491 Trondheim
Norwegia